[发明专利]一种适用于MMC半桥串联结构微电网的并网电流控制方法

说明书

一种适用于MMC半桥串联结构微电网的并网电流控制方法，所述MMC‑MG并网系统包括6N个发电模块GM、MMC三相逆变环节、电网、交流负载，所述电流控制方法包括以下步骤：由MMC‑MG等效电路模型，建立系统的状态方程；根据所建立的状态方程，得到欧拉‑拉格朗日(Euler‑Lagrange,EL)模型；选取误差能量函数、设置阻尼项，依据得到的无源控制律结合经典比例积分控制器，实现MMC半桥串联结构微电网(MMC‑MG)的并网电流控制。本发明具有结构简单、动态性能好、输出电流谐波含量低、稳定性较好等优点。

技术领域

本发明涉及微电网控制技术领域，尤其是涉及一种MMC半桥串联结构微电网(Modular Multilevel Converter Micro Grid，MMC-MG)的并网电流控制方法。

背景技术

近年来，随着微电网技术的快速发展，传统H桥逆变器由于器件耐压性能、控制性能不再满足发电单元的灵活控制、谐波污染小等的需求，模块化多电平变换器(ModularMultilevel Converter，MMC)在新型微电网系统结构中得到推广与应用。MMC具有多电平输出电压、子模块易扩展、开关频率低等特点，结合以上优点，将风力、光伏、微型燃汽轮机等微源通过变换器接入MMC中子模块的直流侧，构建了一种基于MMC半桥串联结构的微电网(MMC-MG)。该系统具有微源控制灵活、输出功率等级高、冗余性好、相间功率易调度等优点。目前，对MMC-MG的研究主要针对其在孤岛运行模式下系统输出特性分析、输出电压稳定控制、功率协调控制，但未涉及并网相关控制策略。微电网并网控制的关键是输出功率与电流均应能快速、实时地跟踪其参考值。输出电流应为高质量的正弦波，且与电网电压同相、同频；谐波含量要低，以减少对电网的影响。

在MMC-MG并网系统中，风、光等随机性微源受环境的影响其输出功率具有时变性，而且由于该系统的非线性特性和复杂性。若采用传统的诸如滞环控制、比例积分控制、比例谐振控制等电流控制方法，会致其控制参数确定困难、动态性能差等问题，控制效果不明显。为提高系统的静、动态特性，同时获得更好地谐波特性和稳定性，本发明将非线性无源控制理论应用于MMC-MG的并网电流控制中。无源控制是从能量的角度出发，采用阻尼注入或能量函数的方式得到无源控制律，然后设计控制器，实现期望轨迹的零误差。较其他的控制方法，具有结构简单、易于实现的优势。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题提供一种适用于MMC半桥串联结构微电网(ModularMultilevel Converter Micro Grid，MMC-MG)并网电流控制方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种适用于MMC半桥串联结构微电网的并网电流控制方法，所述MMC-MG并网系统中每相均以2N个发电模块(Generation Module,GM)为基本单元，采用MMC拓扑结构形式组成三相逆变环节，然后经过滤波器、静态开关等连接至外电网，所述电流控制方法包括以下步骤：

(A)根据MMC-MG并网系统的等效电路模型，建立系统的状态方程；

在三相平衡电网电压情况下，通过电压、电流定律得到系统的状态方程：

式中：i_1x(x＝a,b,c)表示三相输出电流；L_s、R_s为滤波电感和线路等效电阻；L、R为桥臂电感和等效电阻；u_xp、u_xn分别表示上、下桥臂中N个GM输出电压之和；e_sx表示三相电网电压；

(B)根据步骤A建立的状态方程，得到欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange,EL)模型；